Metais nobres

Os metais nobres (ou metais preciosos) são elementos metálicos de transição compostos por ouro, prata e os ditos metais do grupo da platina (MGP): rutênio, ródio, irídio, ósmio, paládio e a platina. São assim conhecidos porque apresentam não só elevados valores comerciais, mas ocorrência natural pequena e propriedades químicas de destaque.

Os metais nobres são muito pouco reativos, apresentando uma grande resistência à oxidação e corrosão. Tal resistência lhes permite, inclusive, serem encontrados na sua forma pura na natureza. Possuem ainda elevada energia de ionização, boa ductilidade e boa condução de energia elétrica e de calor. Seus usos na indústria são diversos, destacando-se no campo da catálise e também na medicina.

Leia também: Metais — tudo sobre esse grupo de elementos químicos

Resumo sobre os metais nobres

• Os metais nobres são elementos metálicos de transição, sendo compostos por ouro, prata e os metais do grupo da platina.
• Apresentam alto valor comercial, baixa ocorrência natural e propriedades químicas de destaque.
• São altamente resistentes à corrosão, além de terem elevada energia de ionização e boa condutividade elétrica e térmica.
• São muito usados na indústria como catalisadores e também no campo da medicina, servindo para tratamentos e diagnósticos.
• Os metais nobres, obviamente, também são aplicados em joias e também atuam como ativos financeiros seguros.

O que são metais nobres?

Os metais nobres, também chamados de metais preciosos, contemplam um grupo de elementos de transição, composto pelos elementos ouro, prata e os chamados metais do grupo da platina (MGP): rutênio, ródio, irídio, ósmio, paládio e a própria platina.

O nome “metais nobres” faz alusão não só aos seus altos valores comerciais, mas também às suas baixas ocorrências naturais e propriedades químicas únicas.

Principais características dos metais nobres

Em termos de cor, boa parte dos metais nobres apresentam coloração prateada, com exceção do ouro, que apresenta uma coloração amarelo típica, e o ósmio, que apresenta tonalidades azuladas nas suas formas puras. Todos são dúcteis e maleáveis.

Dentre os MGPs, em particular ósmio, irídio e rutênio, destacam-se os elevados pontos de fusão e densidade, além da dureza. Já platina, paládio e ouro apresentam um menor nível de dureza quando comparados aos demais.

A formação de ligas entre esses metais pode auxiliar na aquisição de propriedades ainda melhores. Por exemplo, um maior nível de dureza de Pt, Pd, Rh e Ir pode ser alcançado quando tais metais são misturados com Ru e Os. A liga Pd-Au e Pd-Rh são mais resistentes à corrosão em comparação ao Pd na sua forma metálica.

Metais nobres apresentam excelentes condutividades térmica e elétrica. O ouro e a prata, por exemplo, são os metais com maior condutividade elétrica conhecidos. Uma outra propriedade química interessante de alguns metais nobres é que eles podem ser obtidos na forma de materiais esponjosos ou finamente divididos, o que lhes permite a absorção de grande volume de gases, como é o caso do paládio, capaz de absorver 900 vezes o seu volume em gás hidrogênio, e da platina, capaz de absorver 100 vezes o seu volume em gás oxigênio.

Lista de metais nobres

• Prata (Ag)
• Ouro (Au)
• Ródio (Rh)
• Rutênio (Ru)
• Irídio (Ir)
• Ósmio (Os)
• Paládio (Pd)
• Platina (Pt)

Alguns autores também costumam incluir o cobre (Cu) como sendo um metal nobre, embora os oito elementos listados anteriormente sejam sempre citados como metais nobres.

Propriedades dos metais nobres

A principal propriedade que expressa a nobreza desses metais é a alta energia de ionização. Essa elevada energia de ionização é consequência da configuração eletrônica estável desses elementos, os quais apresentam subníveis do tipo d totalmente preenchidos ou quase totalmente preenchidos.

Consequentemente, tais elementos apresentam grande resistência a ataques químicos, principalmente ácidos, bases e semimetais. Por isso, são muito resistentes à corrosão, permanecendo estáveis na presença de gás oxigênio e umidade, o que permite que tais elementos sejam facilmente encontrados na sua forma pura na natureza.

Complementarmente, a boa resistência ao gás oxigênio diminui a tendência desses metais a formar óxidos, o que lhes permite manter seu brilho metálico por longos períodos.

No entanto, bases na sua forma fundida e soluções alcalinas de hipoclorito são capazes de atacar metais nobres. O gás oxigênio é capaz de reagir com os MGPs apenas em elevadas temperaturas (acima dos 600 °C). O ósmio, entretanto, apresenta uma grande afinidade por oxigênio, sendo oxidado a OsO₄ em condições ambientes quando está finamente dividido (forma de pó).

Cloro e flúor são capazes de atacar quimicamente os metais nobres, gerando misturas de cloretos e de fluoretos. Um reagente muito famoso que consegue atacar e dissolver metais nobres é a aqua regia, uma mistura de ácidos nítrico e clorídrico concentrados.

Os metais nobres podem apresentar números de oxidação variados em seus compostos possíveis. Rutênio e ósmio, por exemplo, podem chegar ao estado de oxidação +8 (o mais alto e conhecido). Além disso, junto com o irídio, rutênio e ósmio podem ainda apresentar número de oxidação negativo em compostos (-2 e -1). Os estados de oxidação mais estáveis para cada metal são +2 e +4 para Pt e Pd, +3 para Rh e Au e +3 e +4 para Ir, Ru e Os.

Qual a diferença entre metal nobre e metal precioso?

Os termos “metal nobre” e “metal precioso” são considerados sinônimos. Dessa forma, não existem diferenças entre eles na prática.

Quimicamente, os metais nobres são assim considerados por conta de suas propriedades físicas e químicas únicas, como alta resistência à corrosão, baixa reatividade e boa durabilidade. Já os metais preciosos são assim considerados por conta de seu valor econômico-cultural e sua utilização em joias e outros artefatos de valor.

Para que servem os metais nobres?

Quando pensamos em metais nobres, pode ser que, em um primeiro momento, pensemos em seu alto valor comercial, o que propicia sua utilização não só na confecção de joias, mas também como ativos financeiros seguros.

Os metais nobres apresentam uma beleza única, muito por conta de seu brilho metálico, o qual é de difícil perda, já que são altamente resistentes à oxidação (corrosão). Nesse ponto, ouro e platina são dominantes no mercado de joias, com ródio e rutênio sendo utilizados para endurecer esses metais. O ródio, aliás, é usado para banhar o ouro (galvanoplastia), confeccionando o chamado ouro branco, o qual possui uma superfície altamente reflexiva e branca.

Destaca-se, ainda, que o ouro permanece como sendo o principal metal para moedas, moedas de investimento e reservas bancárias, com uma demanda de investimento que atravessa gerações, além de ser um ativo considerado seguro, mesmo com as flutuações inerentes da geopolítica mundial.

Engana-se, porém, quem pensa que os metais nobres são apenas usados para esses fins. Na verdade, seus usos se estendem para diversos setores tecnológicos e industriais.

Uma das aplicações de maior demanda dos metais nobres (no caso, os MGPs) é a sua utilização em conversores catalíticos de veículos, atuando na redução da emissão de gases poluentes e nocivos, como monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio, por meio da sua transformação em compostos menos nocivos.

Catalisadores dos metais do grupo da platina são também importantes para a geração de energia elétrica limpa em células de combustível e no refino de petróleo, na etapa que busca o rearranjo estrutural e a desidrogenação de hidrocarbonetos alifáticos. O ródio, por exemplo, é utilizado como catalisador na produção de ácido nítrico, na hidroformilação de alcenos e na carbonilação do metanol para a produção de ácido acético.

As propriedades químicas ímpares dos metais nobres também são exploradas. Ouro e prata, como possuem uma excelente condutividade elétrica, são utilizados em contatos elétricos. O ósmio também podes ser usado em contatos elétricos e em pivôs de instrumentos, já que apresenta uma alta dureza.

Já rutênio e paládio podem ser usados em componentes de computadores, telefones celulares e circuitos integrados. A inércia química dos metais nobres também é útil no campo da eletroquímica, onde platina e irídio são frequentemente utilizados como eletrodos em ambientes químicos mais agressivos.

 No campo da medicina e odontologia, os metais nobres são amplamente empregados também. Por exemplo, compostos de platina estão na rotina do tratamento do câncer, como é o caso da cisplatina, introduzida na década de 1970 e ainda bastante empregada em tratamentos oncológicos. Compostos de rutênio, por sua vez, estão tendo sua eficácia avaliada contra tumores que são resistentes à cisplatina, além de apresentarem menos efeitos colaterais. Um isótopo radioativo do irídio, ¹⁹²Ir, é usado na braquiterapia para o tratamento de câncer também.

A inércia química dos metais nobres, somada à biocompatibilidade e resistência mecânica deles, habilita-os para serem usados em marcapassos, desfibriladores implantáveis, cateteres e stents.

O ouro sempre foi um metal muito utilizado na odontologia, mas outros metais nobres vem se mostrando como alternativas menos custosas para ligas odontológicas (amálgamas), como é o caso do paládio e do irídio.

A nanotecnologia também é um campo de aplicação dos metais nobres dentro da área da medicina. Nanopartículas de ouro e platina são utilizadas em diagnósticos (os chamados sensores biológicos), além da geração de bioimagens e sistemas de entrega de fármacos (o chamado drug delivery). Nanopartículas de prata, por conta de suas propriedades antimicrobianas e catalíticas, são amplamente empregadas em cosméticos, cremes dentais, sabões e detergentes, xampus, máquinas de lavar e em sistemas de purificação de água.

Leia também: Gases nobres — os elementos conhecidos por sua baixa reatividade química

Exercícios resolvidos sobre metais nobres

Questão 1. (CESMAC – Dia 2/2024.1) Ao deparar com um material amarelo brilhante, um fazendeiro acredita ter encontrado ouro, por conta da cor do mineral. Entretanto, ele fica receoso e envia o material para o laboratório de uma empresa especializada, para averiguar se poderia ser ouro (Au) ou cristais de ferrita (FeS₂), conhecido como “ouro de tolo”. Caso seja ouro, é correto afirmar que o material apresentará:

1) condutividade elétrica.

2) alta maleabilidade.

3) capacidade de produção de ligas.

Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s):

1. 1, apenas.
2. 2, apenas.
3. 3, apenas.
4. 1 e 2, apenas.
5. 1, 2 e 3

Resposta: Letra E.

O ouro é um metal nobre que se destaca por apresentar boa maleabilidade (deforma-se com facilidade), condutividade elétrica (só não apresenta maior condução elétrica que a prata), além de, por ser um metal, ser capaz de formar ligas metálicas com outros elementos metálicos.

Questão 2. (Unichristus/2024.1) Na culinária francesa e na do Oriente Médio, folhas de ouro comestíveis são usadas para decorar uma variedade de pratos. Isso não é algo recente. A relação do ouro com a comida vem de muito tempo. Há 5 mil anos, por exemplo, os egípcios ingeriam ouro porque acreditavam que o metal tinha algum poder de purificação do corpo e da mente. No entanto, o formato do metal utilizado nas comidas é diferente dos usados nas joias, em que geralmente há mistura com outros elementos — níquel e alumínio, por exemplo. Na alimentação, são usadas folhas, flocos ou pó de ouro 24 quilates cujas massas são inferiores a 1,0 g. Especialistas sugerem que o ouro comestível consumido com moderação não traz nenhum tipo de benefício ou malefício ao ser humano.

Disponível em: https://brqualityconsultoria.com.br/afinal e-seguro-comer-alimentos-banhados-a-ouro/. Acesso em: 25 set. 2023 (adaptado).

No formato descrito no texto, esse elemento pode ser ingerido porque apresenta

1. baixa toxicidade para o ser humano, sendo completamente solúvel em água.
2. insolubilidade em meio aquoso, sendo facilmente eliminado pelo organismo humano.
3. conversão lenta em sua forma iônica, sendo naturalmente apropriado para o consumo.
4. expressiva reatividade em meio aquoso, sendo rapidamente absorvido pelo sistema urinário.
5. capacidade redutora por ser um metal nobre, sendo totalmente disperso no sistema digestório.

Resposta: Letra B.

O ouro é um metal nobre de baixa solubilidade em água. Além disso, sua inércia química praticamente impede que ele seja absorvido pelo nosso corpo. Se ele não é absorvido, não se mostra como tóxico, sendo eliminado sem qualquer alteração e preocupação.

Fontes:

SEEHRA, Mohindar S.; BRISTOW, Alan D. Introductory Chapter: Overview of the Properties and Applications of Noble and Precious Metals. In: SEEHRA, Mohindar Singh; BRISTOW, Alan D. (ed.). Noble and Precious Metals: Properties, Nanoscale Effects and Applications. [S. l.]: IntechOpen, 2018. cap. 1. DOI: 10.5772/intechopen.75503. Disponível em: https://www.intechopen.com/chapters/61343.

PAREEK, Vikram et al. Synthesis and Applications of Noble Metal Nanoparticles: A Review. Advanced Science, Engineering and Medicine, [s. l.], v. 9, p. 527–544, 2017. DOI: 10.1166/asem.2017.2027.

BALCERZAK, M. Noble Metals, Analytical Chemistry of. In: MEYERS, R. A. (ed.). Encyclopedia of Analytical Chemistry. [S. l.]: John Wiley & Sons, 2021. DOI: 10.1002/9780470027318.a2411.pub3. Disponível em: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/9780470027318.a2411.pub3.